Основные понятия о процессе точения и режущем инструменте для токарной обработки

Точение на станках

К

атегория:

Токарное дело

Точение на станках

Далее: Сверлильные и расточные станки

Точение производят на станках токарной группы, а также на расточных, агрегатных и комбинированных станках.

Понятие «точение» объединяет следующие основные виды работ: обтачивание цилиндрических, конических и фасонных поверхностей; обтачивание и подрезание торцовых поверхностей; отрезание; растачивание цилиндрических, конических и фасонных отверстий.

Обтачивание разделяется на черновое и чистовое. При черновом обтачивании снимается значительное количество стружки; нормальный припуск обычно составляет 2—5 мм. В результате чернового обтачивания достигаются 2—7-й классы точности и 1—3-й классы чистоты. Обтачивание производится проходными резцами. Проходные резцы разделяются на обдирочные и чистовые. Обдирочные прямые правые (а) и левые (б), отогнутые правые (в) и левые “(г) используются для чернового обтачивания заготовок. Углы обдирочных резцов и радиус при вершине выбираются такими, чтобы обеспечивались большая стойкость их и возможно более легкое резание.

Чистовые резцы применяются для отделочной обработки заготовок. Различают чистовые резцы с большим закруглением (д, ё) и широкие резцы (ж). Припуски на чистовое обтачивание (рис. 258, д, е, ж) колеблются в пределах 1—2 мм и менее на сторону. Подача при чистовом обтачивании резцами с закругленной режущей кромкой должна быть небольшой (принимается обычно s = 0,2 мм/об), а при обтачивании широкими резцами может быть большей (s = 3—30 мм!об). В результате чистового обтачивания достигаются 2—4-й классы точности и 4—8-й классы чистоты.

Рис. 1. Шестишпиндельный прутковый автомат

Обтачивание торцовых поверхностей производят обдирочными и чистовыми резцами. При обработке таких поверхностей заготовок, установленных на центры токарных станков, применяют подрезные резцы.

Рис. 2. Токарные резцы и:выполняемые ими операции

Отрезание частей заготовок, а также протачивание кольцевых канавок производятся отрезными резцами (рис. 2, к).

Растачивание предварительно просверленных или полученных при заготовительных операциях отверстий выполняется обдирочными (рис. 2, л) и чистовыми (с закругленной режущей кромкой) резцами. Расточные резцы для сквозных отверстий (л) имеют главный угол в плане ср меньше 90°; у расточных резцов для глухих отверстий (м) этот угол равен или несколько больше 90°.

Фасонные резцы бывают круглые (н) и призматические (о). К группе фасонных относятся также резьбовые резцы (п, р). Круглые резцы просты в изготовлении и находят широкое применение при обработке наружных и внутренних фасонных профилей. Призматические резцы несколько прочнее круглых, но они могут применяться для обработки только наружных поверхностей. Крепление призматического (о) резца в оправе является надежным. При переточках (которые производятся только по передней поверхности) рабочий профиль как дисковых, так и призматических резцов остается неизменным. Фасонные резцы имеют особенно широкое распространение в массовом и крупносерийном производстве. Резьбовые резцы часто делают также круглыми.

Обтачивание конических поверхностей может осуществляться широким резцом; при повернутых верхних салазках суппорта; при сдвинутой задней бабке; с использованием копировальной линейки.

Рис. 3. Обтачивание конуса методом поворота верхних салазок

Широким резцом можно обтачивать конические поверхности длиной не более 15 мм.

При обтачивании конических поверхностей методом поворота верхних салазок нижние салазки остаются неподвижными, а подача осуществляется верхними салазками вручную или автоматически (на крупных станках). Длина конуса в этом случае ограничивается длиной хода верхних салазок. Поворотная часть суппорта должна быть повернута на угол а, равный углу наклона образующей конуса к оси конуса.

При сдвинутой задней бабке могут обтачиваться конусы с неболвшими углами а, так как максимальная величина сдвига бабки в поперечном направлении относительно невелика (до 20 мм

Способ обтачивания конусов с помощью копировальной линейки (рис. 4, б) — наиболее универсальный, он обеспечивает возможность получения более высокой точности углов. Тяга постоянно прижимает ползунок к линейке, так как сила Ру стремится оттолкнуть резец (а с ним и.всю верхнюю часть суппорта; от заготовки. Плита прикреплена к станине станка и имеет шкалу для установки линейки под нужным углом.

Рис. 4. Обтачивание конуса методом поперечного сдвига задней бабки (а) и с помощью копировальной линейки (б)

Растачивание внутренних конусов можно производить широким резцом, методом поворота верхних салазок и при помощи копировальной линейки с применением соответствующих резцов.

Резцы для скоростной обработки металлов. Оснащение резцов пластинками из металлокерамических твердых сплавов и минерало-керамическими пластинками обеспечивает возможность резкого увеличения производительности труда путем повышения скорости резания.

В настоящее время для скоростного резания широко применяются резцы с фаской и положительными передними углами.

На рис. 5, а показано сечение резца Г. С. Борткевича, а на рис. 5, б — сечение резца П. Б. Быкова. Отрицательные углы по фаске резца способствуют значительному упрочнению режущей кромки. Скорости резания при работе такими резцами принимаются новаторами нередко выше 1000 м/мин.

Другой прогрессивный метод обработки, получивший широкое применение при получистовом обтачивании, — скоростная обработка с большими подачами.

Рис. 5. Резцы Г. Борткевича и П. Быкова

Рис. 6. Резец В. Колесова

Применение этого метода дает высокую производительность, повышает точность и чистоту обрабатываемых поверхностей при одновременном повышении коэффициента использования мощности станков. Токарь-новатор В. А. Колесов предложил метод силового резания (применение больших подач — 3, 5 и даже 30 мм/об) ш металлов для более полного использования мощности сравнительно тихоходных станков, а также при обработке деталей относительно малых диаметров (50—100 мм). Резец В. А. Колесова характерен наличием трех режущих кромок АВ, ВС, и CD, обеспечивающих более благоприятные условия образования стружки. Кромка CD расположена параллельно направлению подачи и имеет длину 1,1—1,2 s, вследствие чего обработанная поверхность не имеет гребешков и является довольно чистой (V5— V6).

Металлообработка — Механическая — Со съёмом стружки — Металлическим лезвийным инструментом — Точение

Точение (растачивание) — метод обработки заготовки металлическим однолезвийным инструментом.

Технологические параметры:

  • t = от 0,03-0,05 до 7-8 мм, иногда t=0,002-0,006 мм;
  • S = 0,05-0,1 до 1,5-2 мм/об; (см. таблицы №1-5)
  • V = от 1-2 до 150-1000 м/мин; (см. таблицы №6-8)
  • силы резания Pz = от 10-15 до 800-900 кгс.

Точение (растачивание) осуществляется на станках:

  • Токарных
  • Револьверных
  • Расточных
  • Карусельных
  • Токарных автоматах и полуавтоматах (одно- и многошпиндельных) с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделей
  • Токарных многорезцовых станках
  • Токарных гидрокопировальных автоматах
  • и др.

Достигаемая точность — от 14-13 квалитета (7-5 класс) до 9-7-го квалитета (3-2а-й класс). При более тщательных условиях обработки — до 5-6-го квалитета (1-2-й класс).

Шероховатость поверхности от 2-3-го класса при черновой обработке до 5-6 класса при получистовой; при более тщательной обработке возможно достижение шероховатости 7-10 классов (Ra=1,25 — 0,16 мкм).

Точность размеров и шероховатость наружных цилиндрических поверхностей при обработке на токарных станках
Вид обработки

КвалитетПараметры шероховатости, мкм
RzRa
Обтачивание: черновое

получистовое

чистовое

тонкое

13-1280…60
11-940…20
8-72,5
7-61,25…0,63
Подрезание торца резцом: черновое

чистовое

тонкое

1240
1120
8-72,50…1,25

Отклонение от соосности поверхностей тел вращения, обработанных на токарных станках

Способ обработки поверхностиОтклонение от соосности, мм
В центрах: с одного установа

с двух установов

0,008…0,004
0,015…0,008
На оправке: проточенной по месту (на том же станке)

при отклонении от соосности оправки, шпинделя и заготовки не более ±0,002 мм

0,008…0,004
0,012…0,008

Разновидности точения и растачивания:

  • Черновое t = до 3-10 мм; S = 0,15-1,0 мм/об; Точность обработки: 12-14 квалитет (5-7 класс); Шероховатость поверхности: не выше 3-го класса (Rz=80 мкм); Деформированный поверхностный слой может достигать толщины 0,5-0,9 мм. Область применения: предварительная (черновая) обработка заготовок, снятие основной части припуска, подготовка поверхности для последующией обработки.
  • Получистовое t = 0,5-3 мм; S = 0,15-0,7 мм/об; V = от 5-10 до 100-150 м/мин Точность обработки: 11-12 квалитет (4-3 класс); Шероховатость поверхности: 4-6 класс (Ra = 10-2,5 мкм); Область применения: предварительная и окончательная обработка поверхности. Часто предшествует шлифованию.
  • Чистовое t = 0,1-1,0 мм; S = 0,1-0,5 мм/об; V = от 2-5 до 100-200 м/мин и более; Точность обработки: 11-7 квалитет (4-2а класс); Шероховатость поверхности: 7-8 класс (Ra = 1,25-0,63 мкм); Область применения: окончательная обработка поверхности, а также для подготовки её для окончательной обработки другими методами (суперфиниш, хонингование, притирка).
  • Тонкое t = от 0,002-0,006 до 0,3 мм; S = 0,02-0,12 мм/об; V = от 100 до 1000-6000 м/мин; Точность обработки: 9-5 квалитет (3-1 класс); Шероховатость поверхности: 8-10 класс (Ra = 0,63-0,16 мкм); Область применения: окончательная обработка поверхности.

Таблица №1. Подачи при черновом наружном точении резцами с пластинами из твёрдого сплава и быстрорежущей стали.

Диаметр детали, ммРазмер державки резца, ммОбрабатываемый материал
Сталь конструкционная углеродистая, легированная и жаропрочнаяЧугун и медные сплавы
Подача S, мм/об, при глубине резания t, мм
До 3Св. 3 до 5Св. 5 до 8Св. 8 до 12Св.12До 3Св. 3 до 5Св. 5 до 8Св. 8 до 12Св. 12
До 20От 16 х 25 до 25 х 250,3-0,4
Св. 20 до 40От 16 х 25 до 25 х 250,4-0,50,3-0,40,4-0,5
» 40 » 60От 16 х 25 до 25 х 400,5-0,90,4-0,80,3-0,70,6-0,90,5-0,80,4-0,7
» 60 » 100От 16 х 25 до 25 х 400,6-1,20,5-1,10,5-0,90,4-0,80,8-1,40,7-1,20,6-1,00,5-0,9
» 100 » 400От 16 х 25 до 25 х 400,8-1,30,7-1,20,6-1,00,5-0,91,0-1,50,8-1,30,8-1,10,6-0,9
» 400 » 500От 20 х 30 до 40 х 601,1-1,41,0-1,30,7-1,20,6-1,20,4-1,11,3-1,61,2-1,51,0-1,20,7-0,9
» 500 » 600От 20 х 30 до 40 х 601,2-1,51,0-1,40,8-1,30,6-1,30,5-1,21,5-1,81,2-1,61,0-1,40,9-1,20,8-1,0
» 600 » 1000От 25 х 40 до 40 х 601,2-1,81,1-1,50,9-1,40,8-1,40,7-1,31,5-2,01,3-1,81,0-1,41,0-1,30,9-1,2
» 1000 » 2500От 30 х 45 до 40 х 601,3-2,01,3-1,81,2-1,61,1-1,51,0-1,51,6-2,41,6-2,01,4-1,81,3-1,71,2-1,7

Примечания:

1. Нижние значения подач соответствуют меньшим размерам державки резца и более прочным обрабатываемым материалам, верхние значения подач — большим размерам державки резца и менее прочным обрабатываемым материалам.

2. При обработке жаропрочных сталей и сплавов подачи свыше 1 мм/об не применять.

3. При обработке прерывистых поверхностей и при работах с ударами табличные значения подач следует уменьшать на коэффициент 0,75-0,85.

4. При обработке закалённых сталей табличные значения подачи уменьшать, умножая на коэффициент 0,8 для стали с HRC 44-56 и на 0,5 для стали с HRC 57-62.

Таблица №2. Подачи при черновом растачивании на токарных, токарно-револьверных и карусельных станках резцами с пластинками из твёрдого сплава и быстрорежущей стали.

Резец или оправкаОбрабатываемый материал
Диаметр кругло- го сечения резца или размеры пря- моугольного сечения оправки, ммВылет резца или оп- равки, ммСталь конструкционная углеродистая, легированная и жаропрочнаяЧугун и медные сплавы
Подача S мм/об, при глубине резания t, мм
2358122023581220
Токарные и токарно-револьверные станки
10500,080,12-0,16
12600,100,080,12-0,200,12-0,18
16800,1-0,20,150,10,2-0,30,15-0,250,1-0,18
201000,25-0,30,15-0,250,120,3-0,40,25-0,350,12-0,25
251250,25-0,50,15-0,40,12-0,20,4-0,60,3-0,50,25-0,35
301500,4-0,70,2-0,50,12-0,30,5-0,80,4-0,60,25-0,45
402000,25-0,60,15-0,40,6-0,80,3-0,8
40 х 401500,6-1,00,5-0,70,7-1,20,5-0,90,4-0,5
3000,4-0,70,3-0,60,6-0,90,4-0,70,3-0,4
60 х 601500,9-1,20,8-1,00,6-0,81,0-1,50,8-1,20,6-0,9
3000,7-1,00,5-0,80,4-0,70,9-1,20,7-0,90,5-0,7
75 х 753000,9-1,30,8-1,10,7-0,91,1-1,60,9-1,30,7-1,0
5000,7-1,00,6-0,90,5-0,70,7-1,10,6-0,8
8000,4-0,70,6-0,8
Карусельные станки
2001,3-1,71,2-1,51,1-1,30,9-1,20,8-1,01,5-2,01,4-2,01,2-1,61,0-1,40,9-1,2
3001,2-1,41,0-1,30,9-1,10,8-1,00,6-0,81,4-1,81,2-1,71,0-1,30,8-1,10,7-0,9
5001,0-1,20,9-1,10,7-0,90,6-0,70,5-0,61,2-1,61,1-1,50,8-1,10,7-0,90,6-0,7
7000,8-1,00,7-0,80,5-0,61,0-1,40,9-1,20,7-0,9

Примечания:

1. Верхние пределы подач рекомендуются для меньшей глубины резания при обработке менее прочных материалов, нижние — для большей глубины и более прочных материалов.

2. При обработке жаропрочных сталей и сплавов подачи свыше 1 мм/об не применять.

3. При обработке прерывистых поверхностей и при работах с ударами табличные значения подач следует уменьшать на коэффициент 0,75-0,85.

4. При обработке закалённых сталей табличные значения подачи уменьшать, умножая на коэффициент 0,8 для стали с HRC 44-56 и на 0,5 для стали с HRC 57-62.

Таблица №3. Подачи, мм/об, при чистовом точении.

Параметр шероховатости поверхности, мкм Радиус при вершине резца r, мм
0,40,81,21,62,02,4
RaRz
0,630,070,100,120,140,150,17
1,250,100,130,1650,190,210,23
2,500,1440,200,2460,290,320,35
200,250,330,420,490,550,60
400,350,510,630,720,800,87
800,470,660,810,941,041,14

Примечание:

1. Подачи даны для обработки сталей с σВ=700÷900 МПа и чугунов; для сталей с σВ=500÷700 МПа значение подач умножать на коэффициент KS=0,45; для сталей с σВ=900÷1100 МПа значения подач умножать на коэффициент KS=1,25.

Таблица №4. Подачи, мм/об, при прорезании пазов и отрезании.

Диаметр обработки, ммШирина резца, ммОбрабатываемый материал
Сталь конструкционная углеродистая и легированная, стальное литьёЧугун, медные и алюминиевые сплавы
Токарно-револьверные станки
До 2030,06-0,080,11-0,14
Св. 20 до 403-40,10-0,120,16-0,19
» 40 » 604-50,13-0,160,20-0,24
» 60 » 1005-80,16-0,230,24-0,32
» 100 » 1506-100,18-0,260,30-0,40
» 15010-150,28-0,360,40-0,55
Карусельные станки
До 250010-150,35-0,450,55-0,60
Св. 250016-200,45-0,600,60-0,70

Примечания:

1. При отрезании сплошного материала диаметром более 60 мм при приближении резца к оси детали до 0,5 радиуса табличные значения подачи следует уменьшить на 40-50%.

2. Для закалённой конструкционной стали табличные значения подачи уменьшать на 30% при HRC < 50 и на 50% при HRC > 50.

3. При работе резцами, установленными в револьверной головке, табличные значения умножать на коэффициент 0,8.

Таблица №5. Подачи, мм/об, при фасонном точении.

Ширина резца, ммДиаметр обработки, мм
20254060 и более
80,03-0,090,04-0,090,04-0,090,04-0,09
100,03-0,070,04-0,0850,04-0,0850,04-0,085
150,02-0,050,035-0,0750,04-0,080,04-0,08
200,03-0,060,04-0,080,04-0,08
300,035-0,070,035-0,07
400,03-0,060,03-0,06
50 и более0,025-0,055

Примечание:

1. Меньшие подачи брать для более сложных и глубоких профилей и твёрдых металлов, большие — для простых профилей и мягких металлов.

Таблица 6. Режимы резания при тонком точении и растачивании.

Обрабатываемый материалМатериал рабо- чей части режу- щего инструментаПараметр шеро- ховатости повер- хности Ra, мкмПодача, мм/обСкорость резания, мм/мин
Сталь: σВ < 650 МПаТ30К41,25-0,630,06-0,12250-300
Сталь: σВ = 650÷800 МПа150-200
Сталь: σВ > 800 МПа120-170
Чугун: HB 149-163ВК32,5-1,25150-200
Чугун: HB 156-229120-150
Чугун: HB 170-241100-120
Алюминиевые сплавы и баббит1,25-0,320,04-0,1300-600
Бронза и латунь0,04-0,08180-500

Примечания:

1. Глубина резания 0,1-0,15 мм.

2. Предварительный проход с глубиной резания 0,4 мм улучшает геометрическую форму обработанной поверхности.

3. Меньшие значения параметра шероховатости поверхности соответствуют меньшим подачам.

Таблица 7. Режимы резания при точении закалённой стали резцами с пластинами из твёрдого сплава.

Подача S, мм/обШирина прореза- ния, ммТвёрдость обрабатываемого материала HRC
35394346495153565962
Скорость резания V, м/мин
Наружное продольное точение
0,2157135116107837666483226
0,314011810092706654392520
0,4125104887860664533
0,511695797153
0,610888736448
Прорезание паза
0,0531311109583706154463829
0,08489756556474137312519
0,12665554741353027231814
0,168514337322723
0,2012433631272320

Примечания:

1. В зависимости от глубины резания на табличное значение скорости резания вводить поправочный коэффициент: 1,15 при t=0,4÷0,9 мм; 1,0 при t=1÷2 мм и 0,91 при t=2÷3 мм

2. В зависимости от параметра шероховатости на табличное значение скорости резания вводить поправочный коэффициент: 1,0 для Rz=10 мкм; 0,9 для Ra=2,5 мкм и 0,7 для Ra=1,25 мкм.

3. В зависимости от марки твёрдого сплава на скорость резания вводить поправочный коэффициент KИV:

Твёрдость обрабатываемого материалаHRC 35-49HRC 50-62
Марка твёрдого сплаваТ30К4Т15К6ВК6ВК8ВК4ВК6ВК8
Коэффициент KИV1,251,00,850,831,00,920,74

Таблица 8. Режимы резания при точении и растачивании резцами, оснащёнными композитом на основе нитрида бора.

Обрабатываемый материалХарактер обработкиМарка композитаГлубина резания t, ммПодача S, мм/обСкорость резания V, м/мин
Закалённая сталь, HRC 40-58Без удара01; 050,05-3,000,03-0,250-160
С ударом10; 10Д0,05-1,00,03-0,140-120
Закалённая сталь, HRC 58-68Без удара010,05-0,80,03-0,150-120
С ударом10; 10Д0,05-0,20,03-0,0710-100
Серые высокопрочные чугуны, HB 150-300Без удара05; 010,05-3,00,05-0,3300-1000
С ударом10; 10Д; 05; 010,05-3,00,05-0,15300-700
Отбеленные закалённые чугуны, HB 400-600Без удара05; 010,05-2,00,03-0,1580-200
С ударом10; 10Д0,05-1,00,03-0,1050-100
Твёрдые сплавы ВК15, ВК20, ВК 25 и т.п., HRA 80-86Без удара, допу- скается биение10; 10Д; 010,05-1,00,03-0,105-20

Из чего изготавливаются резцы?

Для чистового точения характерно снятие стружки малого сечения и повышенные скорости резания, в ходе которых инструмент не должен терять собственной твердости. К тому же, лезвие резца должно обладать достаточной износостойкостью.

В соответствии с вышеперечисленными требованиями, чистовые резцы, которые применяются в работе с чугуном и сталью, изготавливаются из быстрорежущей стали, твердосплавных материалов, минералокерамики. Сегодня все чаще используются керметы, в составе которых, помимо окиси алюминия, присутствуют присадки вольфрама, молибдена, титана и прочих металлов.

Торцевое точение: оптимальный инструмент


Для обработки торцевой поверхности детали чаще всего используется подрезной резец. Данный вид режущего инструмента предназначен специально для механообработки открытых поверхностей, таких как торец. Он совершенно не подходит для подрезания торцевых поверхностей валов, поддерживаемых задним центром. Это обусловлено спецификой конструктивного исполнения всех элементов, участвующих в данном процессе. Вершина резца не успеет достичь даже середины обрабатываемой поверхности, поскольку режущая кромка инструмента упрется в центр гораздо быстрее.

При обработке торца изделия проходной прямой резец устанавливается в резцедержателе параллельно оси центров оборудования.

Среди подрезных резцов различают правые и левые типы конструкций. Уступы, обращенные к передней бабке, обрабатываются левыми резцами, а правые применяются для точения уступов, которые обращены к задней бабке.
Перейти к списку статей >>

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Для любых предложений по сайту: [email protected]
Для любых предложений по сайту: [email protected]